一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量Fe2O3)联合生产铁红和钛白粉的工艺流...

一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量Fe2O3)联合生产铁红和钛白粉的工艺流程如图所示，回答下列问题：

（1）为加快钛铁矿在稀硫酸中的溶解，可采取的措施有______任写两种)。

（2）FeSO4溶液与 NH4HCO3溶液反应的离子方程式是________。

（3）TiO2+水解为TiO(OH)2沉淀的离子方程式为__________，需要加入Na2CO3粉末的目的是__________________________________________。

（4）常温下，在生成的FeCO3达到沉淀溶解平衡的溶液中，测得溶液中c(CO32－) = 3.0×10-6 mol/L，需要控制溶液pH____________时，才能使所得的FeCO3中不含Fe(OH)2。(已知：Ksp[FeCO3] = 3.0×10-11，Ksp[Fe(OH)2] = 1.0×10-16)

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钛白粉(TiO2)是重要的白色颜料，LiFePO4是锂离子电池的正极材料。一种利用钛铁矿( 主要成分为FeTiO3 和少量Fe2O3 )进行钛白粉和LiFePO4 的联合生产工艺如下图所示:

回答下列问题:

（1） LiFePO4中Fe的化合价是_______________________。

（2）钛铁矿“酸溶”前需要进行粉碎，粉碎的目的是__________________________________。

（3）用离子方程式表示操作I加入铁粉的目的:__________________________。操作II为一系列操作，名称是加热浓缩、冷却结晶、过滤，其中用到的陶瓷仪器的名称是___________。

（4）TiO2+易水解，则其水解的离子方程式为______________________；“转化”利用的是TiO2+的水解过程，需要对溶液加热，加热的目的是________________________________。

（5）“沉铁”的的是使Fe3+生成FePO4，当溶液中c(PO43-)= 1.0×10-17mol/L时可认为Fe3+ 沉淀完全，则溶液中Fe3+沉淀完全时的c(Fe3+)=_______mol/L[已知:该温度下，Ksp(FePO4)=1.0×10-22]。

（6）由“沉铁”到制备LiFePO4的过程中，所需17%　 H2O2溶液与草酸( H2C2O4)的质量比是_____。

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Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备,工艺流程如下:

回答下列问题:

(1)“酸浸”后，钛主要以TiOCl42-形式存在，写出相应反应的离子方程式_______。

(2)Li2Ti5O15中过氧键的数目为4，其中Ti的化合价为______。

(3)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02mol/L，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe2+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5mol/L，此时_____(填“有”或“无”)Mg3(PO4)2沉淀生成。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10-2、1.0×10-2。

(4)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式_________。

(5)TiO2·xH2O加热制得的粗TiO2是电解法生产金属钛的一种较先进的方法，电解液为某种可传导02-离子的熔融盐，原理如图所示，则其阴极电极反应为:_______，电解过程中阳极电极上会有气体生成，该气体可能含有____________。

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Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为___________________。“酸浸”实验中为了提高酸浸的效率，除了升温还可以采取的措施有___________________（至少写两种）。

（2）“酸浸”后，“滤液①”钛主要以形式存在，写出其水解生成TiO2·xH2O的离子方程式__________________。

（3）TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：

分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因__________________。

（4）若“滤液②”中，加入双氧水和磷酸（设溶液体积增加1倍），使恰好沉淀完全即溶液中，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？_____________（列式计算）。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为。

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工业上利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₂O₃、FeO、SiO₂等）为原料制备高档颜料铁红(Fe₂O₃ )，具体生产流程如下：

试回答下列问题：

（1）滤液X中含有的金属阳离子是________（填离子符号）。

（2）步骤Ⅲ中可选用________试剂调节溶液的pH（填字母）。

A．稀硝酸           B．氨水             C．氢氧化钠溶液      D．高锰酸钾溶液

（3）过滤操作中除了玻璃棒、烧杯还需要的玻璃仪器是________。

（4）步骤Ⅳ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是________。

（5）在空气中煅烧FeCO₃生成产品氧化铁的化学方程式为________。

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工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe3O4、Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料-----铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：

试回答下列问题：

（1）“酸溶”过程中Fe3O4发生反应的离子反应方程式为_____________________________；

（2）实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有___________、玻璃棒和烧杯等；步骤Ⅳ中应选用______试剂调节溶液的pH(填字母编号)

A．稀硝酸　　　　 B．氢氧化钠溶液　　　　 C．高锰酸钾溶液　　　　 D．氨水

（3）检验步骤Ⅲ已经进行完全的试剂是________________；

（4）步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是________________；

（5）步骤Ⅵ中发生反应的化学反应方程式为_____________________________；

（6）步骤Ⅴ中，FeCO3达到沉淀溶解平衡时，若室温下测得溶液的pH为8.5，c(Fe2+)=1×10-6 mol•L-1．试判断所得的FeCO3中是否含有Fe(OH)2__________(填“是”或“否”)，请通过简单计算说明理由__________________________(已知：Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17)。

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工业上以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，含有MgO、SiO2 等杂质]为原料，制备金属钛和铁红的工艺流程如下：已知：①酸溶时，FeTiO3转化为Fe2+和TiO2+；②本实验温度下，Ksp[Mg(OH)2]= 1.0×10-11；请回答下列问题：

(1)FeTiO3中Ti元素的化合价为_______价。铁红的用途为________________(任写一种)。

(2)“水解”中，发生反应的离子方程式为____________________________________________。

(3)“沉铁”中，气态产物的电子式为_________；该过程需控制反应温度低于35℃，原因为_____________。

(4)FeCO3转化为铁红时，发生反应的化学方程式为________________________________________。

(5)滤液3可用于制备Mg(OH)2。若滤液3 中c(Mg2+)=1.2×10-4 mol·L-1，向其中加入等浓度等体积的NaOH溶液时，通过计算说明有无沉淀生成______________________________(溶液体积近似叠加)。

(6)电解生产钛时用TiO2和石墨做电极，电解质为熔融的CaO，则阴极反应式为__________________。

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Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下：

“酸浸”后，钛主要以形式存在，若“滤液②”中c(Mg2＋)＝0.02 mol ·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5mol·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？ 已知FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－2 _____________(列式计算)。

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钛铁矿的主要成分为FeTiO3（可表示为FeO·TiO2），含有少量MgO、CaO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备锂离子电池电极材料（钛酸锂Li4Ti5O12和磷酸亚铁锂LiFePO4）的工业流程如下图所示：

已知：FeTiO3与盐酸反应的离子方程式为：FeTiO3＋4H+＋4Cl-＝Fe2+＋TiOCl42-＋2H2O。

（1）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是_______。

（2）滤渣A的成分是______________。

（3）滤液B中TiOCl42-转化生成TiO2的离子方程式是___________________。

（4）反应②中固体TiO2转化成(NH4)2Ti5O15溶液时，Ti元素的浸出率与反应温度的关系如下图所示。反应温度过高时，Ti元素浸出率下降的原因是_______________。

（5）反应③的化学方程式是__________________。

（6）若采用钛酸锂（Li4Ti5O12）和磷酸亚铁锂（LiFePO4）作电极组成电池，其工作原理为：Li4Ti5O12＋3LiFePO4Li7Ti5O12＋3FePO4。该电池充电时阳极反应式是_____________________。

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金属钛(Ti)具有硬度大、熔点高、耐酸碱腐蚀的优点，被广泛用于航空航天、医疗卫生及日常生活中。以钛铁矿(主要成分为FeTiO3)为主要原料冶炼金属钛的生产工艺如图所示。

回答下列有关问题：

（1）钛铁矿(精矿)中加入浓硫酸除生成TiOSO4外，还生成水和另外一种硫酸盐，且反应前后Fe的化合价不变，则FeTiO3中Ti的化合价为____。

（2）上述流程图中加入“铁屑”的目的是___(填字母)。

A.防止Fe2+被氧化　　B.与Fe3+反应

C.防止Fe2+水解　　 D.防止Fe3+水解

（3）溶液Ⅰ经“操作a”可得固体副产品甲，则操作a的名称为_______，副产品甲的化学式是_____。

（4）已知钛酸难溶于水，其化学式为H2TiO3。则溶液Ⅱ中加入水，加热时发生的化学方程式为_____。

（5）“操作b”为加热，则中间产品乙的化学式为______。

（6）一定条件下，利用气体丙与氢气可合成甲醇，该合成反应的化学方程式为____________，甲醇的电子式为______。

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